Plik obieg węgla Jest to proces cyrkulacji tego pierwiastka chemicznego w powietrzu, wodzie, glebie i organizmach żywych. Jest to cykl biogeochemiczny typu gazowego, a najbardziej rozpowszechnioną formą węgla w atmosferze jest dwutlenek węgla (CO2)..
Największe zasoby węgla znajdują się w oceanach, paliwach kopalnych, materii organicznej i skałach osadowych. Podobnie jest niezbędna w budowie organizmu żywych organizmów i wchodzi w łańcuchy troficzne jako CO2 w procesie fotosyntezy..
Fotosyntezatory (rośliny, fitoplankton i cyjanobakterie) pochłaniają węgiel z atmosferycznego CO2, a następnie roślinożercy pobierają go z tych organizmów. Są one konsumowane przez drapieżniki, a ostatecznie wszystkie martwe organizmy są przetwarzane przez rozkładające się.
Oprócz atmosfery i istot żywych, węgiel znajduje się w glebie (edafosferze) i wodzie (hydrosferze). W oceanach fitoplankton, makroglony i wodne rośliny okrytonasienne pobierają CO2 rozpuszczony w wodzie w celu przeprowadzenia fotosyntezy.
CO2 jest ponownie integrowany do atmosfery lub wody w wyniku oddychania, odpowiednio, żywych istot lądowych i wodnych. Gdy żywe istoty są martwe, węgiel jest ponownie włączany do środowiska fizycznego jako CO2 lub jako część skał osadowych, węgla lub ropy..
Obieg węgla jest bardzo ważny, ponieważ spełnia różne funkcje, takie jak bycie częścią istot żywych, pomaganie w regulowaniu temperatury planety i kwasowości wody. Przyczynia się również do procesów erozyjnych w skałach osadowych i służy jako źródło energii dla człowieka..
Indeks artykułów
Pierwiastek ten zajmuje szóste miejsce we Wszechświecie pod względem liczebności, a jego struktura pozwala mu tworzyć wiązania z innymi pierwiastkami, takimi jak tlen i wodór. Tworzą go cztery elektrony (czterowartościowe), które tworzą kowalencyjne wiązania chemiczne zdolne do tworzenia polimerów o złożonych formach strukturalnych.
Węgiel występuje w atmosferze głównie w postaci dwutlenku węgla (CO2) w proporcji 0,04% składu powietrza. Chociaż stężenie węgla w atmosferze zmieniało się znacznie w ciągu ostatnich 170 lat ze względu na rozwój przemysłowy człowieka.
Przed okresem przemysłowym stężenie wahało się od 180 do 280 ppm (części na milion), a dziś przekracza 400 ppm. Ponadto metan (CH4) występuje w znacznie mniejszej ilości, a tlenek węgla (CO) w niewielkich ilościach..
Te gazy węglowe pochłaniają i emitują energię długofalową (ciepło). Z tego powodu jego obecność w atmosferze reguluje temperaturę planety, uniemożliwiając ucieczkę w kosmos ciepła wypromieniowywanego przez Ziemię..
Spośród tych dwóch gazów metan wychwytuje więcej ciepła, ale CO2 odgrywa najbardziej decydującą rolę ze względu na jego względną obfitość.
Większość struktury organizmów żywych składa się z węgla, który jest niezbędny do tworzenia białek, węglowodanów, tłuszczów i witamin..
Węgiel jest częścią materii organicznej i powietrza w glebie, występuje również w postaci elementarnej, takiej jak węgiel, grafit i diament. Podobnie jest podstawową częścią węglowodorów (ropa, bitumy), które znajdują się w złożach głębinowych.
W miarę obumierania roślinności w dorzeczach jezior, bagnach lub płytkich morzach szczątki roślinne gromadzą się w warstwach pokrytych wodą. Następuje wtedy powolny proces rozkładu beztlenowego, wywoływany przez bakterie..
Osady pokrywają warstwy rozkładającego się materiału organicznego, który podlega stopniowemu procesowi wzbogacania w węgiel na przestrzeni milionów lat. Przechodzi przez etap torfu (50% węgla), węgla brunatnego (55-75%), węgla (75-90%) i wreszcie antracytu (90% lub więcej).
Rozpoczyna się powolnym rozkładem tlenowym, po czym następuje faza beztlenowa z pozostałościami planktonu, zwierząt i roślin morskich lub jeziornych. Ta materia organiczna została zakopana przez warstwy osadowe i poddana działaniu wysokich temperatur i ciśnień wewnątrz Ziemi..
Jednak ze względu na mniejszą gęstość ropa unosi się przez pory skał osadowych. W końcu zostaje uwięziony w nieprzepuszczalnych obszarach lub tworzy płytkie odsłonięcia bitumiczne.
Hydrosfera zachowuje wymianę gazową z atmosferą, zwłaszcza tlenem i węglem w postaci CO2 (rozpuszczalnego w wodzie). Węgiel znajduje się w wodzie, zwłaszcza w oceanach, głównie w postaci jonów wodorowęglanowych.
Jony wodorowęglanowe odgrywają ważną rolę w regulacji pH środowiska morskiego. Z drugiej strony na dnie morskim znajdują się duże ilości metanu uwięzionego w postaci hydratów metanu..
Węgiel przenika również między ośrodkiem gazowym a cieczą, gdy CO2 reaguje z atmosferyczną parą wodną i tworzy H2CO3. Kwas ten wytrąca się z wodą deszczową i zakwasza gleby i wody.
Jak każdy cykl biogeochemiczny, cykl węglowy jest złożonym procesem, na który składa się sieć powiązań. Ich rozdzielenie na określone etapy jest jedynie środkiem do ich analizy i zrozumienia..
Emisja węgla na tym etapie w mniejszym stopniu pochodzi z atmosfery, przez kwaśne deszcze i powietrze przefiltrowane do ziemi. Jednak głównym źródłem jest wkład organizmów żywych, zarówno w postaci ich ekskrementów, jak i ich ciał, gdy umierają..
Na tym etapie węgiel jest magazynowany i przemieszcza się w głębokich warstwach litosfery, takich jak węgiel, ropa, gaz, grafit i diamenty. Jest również częścią skał węglanowych uwięzionych w wiecznej zmarzlinie (zamarznięta warstwa gruntu na szerokościach polarnych) i rozpuszczonych w wodzie i powietrzu porów gleby..
W dynamice tektoniki płyt węgiel dociera również do głębszych warstw płaszcza i jest częścią magmy.
Działanie deszczu na skały wapienne powoduje ich erozję, a wapń uwalnia się wraz z innymi pierwiastkami. Wapń powstały w wyniku erozji tych skał węglanowych jest wypłukiwany do rzek, a stamtąd do oceanów..
Podobnie uwalnia się COdwa z powodu rozmarzania wiecznej zmarzliny lub nadmiernej orki gleby. Jednak główna produkcja jest napędzana przez człowieka poprzez wydobywanie węgla, ropy i gazu z litosfery w celu spalania ich jako paliwa..
COdwa Kiedy atmosfera wchodzi w kontakt z powierzchnią wody, rozpuszcza się, tworząc kwas węglowy, a metan z dna morskiego dostaje się do litosfery, jak wykryto w Arktyce. Ponadto jony HCO przedostają się do rzek i oceanów3 przez erozję skał węglanowych w litosferze i wymywanie gleb.
CO2 rozpuszcza się w wodzie tworząc kwas węglowy (H2CO3), rozpuszczając węglan wapnia z muszli, tworząc węglan kwasu wapniowego (Ca (HCO3) 2). Dlatego węgiel występuje i krąży w wodzie głównie w postaci CO2, H2CO3 i Ca (HCO3) 2.
Z drugiej strony organizmy morskie utrzymują stałą wymianę węgla ze swoim środowiskiem wodnym poprzez fotosyntezę i oddychanie. Ponadto duże rezerwy węgla występują w postaci hydratów metanu na dnie morskim, zamarzniętym przez niskie temperatury i wysokie ciśnienie..
Ocean wymienia gazy z atmosferą, w tym CO2 i metan, a część tego ostatniego jest uwalniana do atmosfery. Niedawno wykryto wzrost wycieków metanu z oceanów na głębokościach poniżej 400 m, na przykład u wybrzeży Norwegii..
Wzrost globalnej temperatury powoduje podgrzanie wody na głębokości nie większej niż 400 mi uwolnienie tych hydratów metanu. Podobny proces miał miejsce w plejstocenie, uwalniając duże ilości metanu, bardziej ogrzewając Ziemię i powodując koniec epoki lodowcowej..
Węgiel dostaje się do atmosfery podczas oddychania istot żywych oraz z bakteryjnej aktywności metanogennej. Podobnie z powodu pożarów roślinności (biosfery), wymiany z hydrosferą, spalania paliw kopalnych, aktywności wulkanicznej i uwolnienia z ziemi (geologiczne).
W atmosferze węgiel występuje głównie w postaci gazowej, takiej jak CO2, metan (CH4) i tlenek węgla (CO). Podobnie można znaleźć cząsteczki węgla zawieszone w powietrzu..
Główne emisje węgla ze stanu atmosferycznego to CO2, który rozpuszcza się w wodzie oceanicznej i jest wykorzystywany w fotosyntezie.
Węgiel wchodzi do etapu biologicznego jako CO2 w procesie fotosyntezy prowadzonym przez rośliny i bakterie fotosyntetyczne. Podobnie jony Ca2 + i HCO3-, które dostają się do morza w wyniku erozji i są wykorzystywane przez różne organizmy do produkcji muszli..
Każda komórka, a tym samym ciała żywych istot, składają się w dużej mierze z węgla, stanowiącego białka, węglowodany i tłuszcze. Ten organiczny węgiel krąży w biosferze poprzez sieci pokarmowe pochodzące od producentów pierwotnych.
Rośliny okrytozalążkowe, paprocie, wątrobowce, mchy, glony i cyjanobakterie włączają go w procesie fotosyntezy. Następnie organizmy te są zjadane przez roślinożerców, co będzie pokarmem dla mięsożerców.
Głównym wyciekiem dwutlenku węgla z tego etapu do innych w obiegu węgla jest śmierć istot żywych, która ponownie integruje je z glebą, wodą i atmosferą. Masową i drastyczną formą śmierci i uwolnienia dwutlenku węgla są pożary lasów, które wytwarzają duże ilości CO2..
Z drugiej strony najważniejszym źródłem metanu do atmosfery są gazy wydalane przez zwierzęta gospodarskie w procesach trawiennych. Podobnie, źródłem metanu jest aktywność beztlenowych bakterii metanogennych rozkładających materię organiczną na bagnach i uprawach ryżu..
Cykl węgla jest ważny ze względu na odpowiednie funkcje, które ten pierwiastek spełnia na planecie Ziemia. Jego zrównoważony obieg pozwala regulować wszystkie te istotne funkcje dla utrzymania warunków planetarnych w funkcji życia..
Węgiel jest głównym elementem struktury komórek, ponieważ jest częścią węglowodanów, białek i tłuszczów. Ten pierwiastek jest podstawą całej chemii życia, od DNA po błony komórkowe i organelle, tkanki i narządy..
CO2 jest głównym gazem cieplarnianym, który pozwala na utrzymanie odpowiedniej temperatury do życia na Ziemi. Bez gazów atmosferycznych, takich jak CO2, para wodna i inne, ciepło emitowane przez Ziemię całkowicie uciekłoby w kosmos, a planeta byłaby zamarzniętą masą..
Z drugiej strony, nadmiar CO2 emitowany do atmosfery, taki jaki jest obecnie powodowany przez człowieka, narusza naturalną równowagę. Powoduje to przegrzanie planety, co zmienia globalny klimat i negatywnie wpływa na różnorodność biologiczną..
CO2 i metan rozpuszczone w wodzie są częścią złożonego mechanizmu regulacji pH wody w oceanach. Im wyższa zawartość tych gazów w wodzie, tym pH staje się bardziej kwaśne, co jest niekorzystne dla organizmów wodnych..
Węgiel jest istotną częścią paliw kopalnych, zarówno węgla mineralnego, ropy naftowej, jak i gazu ziemnego. Chociaż jego użycie jest kwestionowane ze względu na negatywne skutki dla środowiska, które wywołuje, takie jak globalne przegrzanie i uwalnianie metali ciężkich..
Węgiel jest kopaliną, która generuje źródła pracy i korzyści ekonomiczne w celu wykorzystania go jako paliwa, a rozwój gospodarczy Ludzkości oparty jest na wykorzystaniu tego surowca. Z drugiej strony, w postaci skrystalizowanego diamentu, znacznie rzadszego, ma wielką wartość ekonomiczną ze względu na zastosowanie jako kamień szlachetny..
Jeszcze bez komentarzy